用于燃?xì)鉁u輪的調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于燃?xì)鉁u輪的調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品及方法。具體而言，各種實(shí)施例包括一種系統(tǒng)，其具有：至少一個(gè)計(jì)算裝置(814)，該計(jì)算裝置配置成通過(guò)執(zhí)行包括以下項(xiàng)的動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT)(10)：基于對(duì)于各個(gè)GT(10)的測(cè)得的環(huán)境條件命令成組GT(10)中的各個(gè)GT(10)至基本負(fù)載水平；命令成組GT(10)中的各個(gè)GT(10)調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT(10)的實(shí)際排放值；以及基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整成組GT(10)中的各個(gè)GT(10)的操作條件。
【專利說(shuō)明】用于燃?xì)鉁u輪的調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品及方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)涉及共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)第14/546498號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/546504號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/546512號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/546520號(hào)，以及美國(guó)專利申請(qǐng)第14/546491號(hào)，全部在2014年11月18日提交。本申請(qǐng)還涉及共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)第14/686136號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/686145號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/686151號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/686157號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/686164號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/686171號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/686183號(hào)、美國(guó)專利申請(qǐng)第14/686193號(hào)，以及美國(guó)專利申請(qǐng)第14/686201號(hào)，全部與本申請(qǐng)?jiān)?015年4月14日同時(shí)提交。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本文公開(kāi)的主題涉及調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)。更具體而言，本文公開(kāi)的主題涉及用于燃?xì)鉁u輪的調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]至少一些已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括監(jiān)測(cè)和控制其操作的控制器。已知的控制器使用發(fā)動(dòng)機(jī)的操作參數(shù)管理燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的其它操作方面。至少一些已知的控制器接收指示燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前操作狀態(tài)的操作參數(shù)，通過(guò)基于物理的模型或傳遞函數(shù)限定操作邊界，且將操作參數(shù)應(yīng)用于操作邊界模型。此外，至少一些已知的控制器還將操作參數(shù)應(yīng)用于調(diào)度算法，確定誤差項(xiàng)，以及通過(guò)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制效果器來(lái)控制邊界。然而，至少一些操作參數(shù)可為未測(cè)量的參數(shù)，諸如使用傳感器測(cè)量可能不切實(shí)際的參數(shù)。此類參數(shù)中的一些包括點(diǎn)火溫度(即，I級(jí)渦輪導(dǎo)葉出口溫度)、燃燒器出口溫度和/或渦輪I級(jí)噴嘴入口溫度。
[0004]至少一些已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)使用測(cè)得的參數(shù)(諸如壓縮機(jī)入口壓力和溫度、壓縮機(jī)出口壓力和溫度、渦輪排氣壓力和溫度、燃料流和溫度、環(huán)境條件和/或發(fā)電機(jī)功率)來(lái)間接地控制或監(jiān)測(cè)未測(cè)量得出操作參數(shù)。然而，間接參數(shù)的值中存在不確定性，且相關(guān)聯(lián)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可能需要調(diào)節(jié)來(lái)減少燃燒動(dòng)態(tài)和排放。由于未測(cè)量的參數(shù)的不確定性，故設(shè)計(jì)裕度可用于包括此類已知控制系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。使用此類設(shè)計(jì)裕度可降低一些操作條件下的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，以圖避免和適應(yīng)最壞情況的操作邊界。然而，一些此類已知的控制系統(tǒng)可能不準(zhǔn)確地估計(jì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火溫度或排氣溫度，這可導(dǎo)致不太有效的發(fā)動(dòng)機(jī)和具有一個(gè)以上的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)施中從機(jī)器到機(jī)器的變化。
[0005]對(duì)于工業(yè)燃?xì)鉁u輪減小從機(jī)器到機(jī)器的點(diǎn)火溫度的變化已證明是困難的。例如，點(diǎn)火溫度為許多不同變量的函數(shù)，包括燃?xì)鉁u輪的構(gòu)件及其組件中的變化。這些變化歸因于燃?xì)鉁u輪部分的制造、安裝和組裝中必需的公差。此外，用于測(cè)量燃?xì)鉁u輪的操作參數(shù)的控制器和傳感器包含其測(cè)量結(jié)果中的一定量的不確定性。其為用來(lái)感測(cè)測(cè)得的操作參數(shù)的值和機(jī)器構(gòu)件變化的測(cè)量系統(tǒng)中的不確定性，機(jī)器構(gòu)件變化必然導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的未測(cè)量的操作參數(shù)的變化，諸如點(diǎn)火溫度。這些固有的不準(zhǔn)確性的組合使得難以在已知的一組環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)點(diǎn)火溫度，且導(dǎo)致從機(jī)器到機(jī)器的點(diǎn)火溫度變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]各種實(shí)施例包括一種系統(tǒng)，其具有:至少一個(gè)計(jì)算裝置，其配置成通過(guò)執(zhí)行包括以下項(xiàng)的動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT):基于對(duì)于各個(gè)GT的測(cè)得的環(huán)境條件命令成組GT中的各個(gè)GT至基本負(fù)載水平;命令成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT的實(shí)際排放值；以及基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整成組GT中的各個(gè)GT的操作條件。
[0007]第一方面包括一種系統(tǒng)，其具有:至少一個(gè)計(jì)算裝置，其配置成通過(guò)執(zhí)行包括以下項(xiàng)的動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT):基于對(duì)于各個(gè)GT的測(cè)得的環(huán)境條件命令成組GT中的各個(gè)GT至基本負(fù)載水平;命令成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT的實(shí)際排放值；以及基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整成組GT中的各個(gè)GT的操作條件。
[0008]第二方面包括一種具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其在由至少一個(gè)計(jì)算裝置執(zhí)行時(shí)，引起至少一個(gè)計(jì)算裝置通過(guò)執(zhí)行包括以下項(xiàng)的動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT):基于對(duì)于各個(gè)GT的測(cè)得的環(huán)境條件命令成組GT中的各個(gè)GT至基本負(fù)載水平;命令成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT的實(shí)際排放值；以及基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整成組GT中的各個(gè)GT的操作條件。
[0009]第三方面包括一種使用至少一個(gè)計(jì)算裝置執(zhí)行的調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT)的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，該方法包括:基于對(duì)于各個(gè)GT的測(cè)得的環(huán)境條件命令成組GT中的各個(gè)GT至基本負(fù)載水平;命令成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT的實(shí)際排放值；以及基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整成組GT中的各個(gè)GT的操作條件。
[00?0]技術(shù)方案1.一種系統(tǒng)，包括:
至少一個(gè)計(jì)算裝置，其配置成通過(guò)執(zhí)行包括以下項(xiàng)的動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT): 基于對(duì)于各個(gè)GT的測(cè)得的環(huán)境條件命令成組GT中的各個(gè)GT至基本負(fù)載水平；
命令所述成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT的實(shí)際排放值;以及
基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與所述環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整所述成組GT中的各個(gè)GT的操作條件。
技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述基本負(fù)載水平與對(duì)于所述測(cè)得的環(huán)境條件的燃料流值和排放值相關(guān)聯(lián)。
[0011]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，響應(yīng)于命令所述成組GT中的各個(gè)GT至所述基本負(fù)載水平，各個(gè)GT并未達(dá)到所述標(biāo)稱燃料流值或所述標(biāo)稱排放值中的至少一者。
技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)計(jì)算裝置進(jìn)一步配置成將對(duì)于各個(gè)GT的所述相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與所述標(biāo)稱排放值之間的差異轉(zhuǎn)換成對(duì)于各個(gè)GT的所述環(huán)境條件下的相應(yīng)的燃料流值與標(biāo)稱燃料流值之間的差異。
[0012]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其中，調(diào)整各個(gè)GT的所述操作條件的過(guò)程包括將所述成組GT中的各個(gè)GT的所述操作條件調(diào)整所述相應(yīng)燃料流值與所述標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)，使得各個(gè)GT的所述燃料流接近且然后達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)稱燃料流值。
技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的系統(tǒng)，其中，將所述成組GT中的各個(gè)GT的操作條件調(diào)整相應(yīng)燃料流值與標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)使各個(gè)GT排列在繪出燃料流對(duì)排放的圖形空間中的線上，其正交于對(duì)于所述各個(gè)GT的標(biāo)稱燃料流/標(biāo)稱排放特征。
技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，命令所述成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)燃料流以匹配所述標(biāo)稱燃料流值使各個(gè)GT的實(shí)際排放值更接近所述標(biāo)稱排放值而不匹配所述標(biāo)稱排放值。
[0013]技術(shù)方案8.—種包括程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其在由至少一個(gè)計(jì)算裝置執(zhí)行時(shí)，引起所述至少一個(gè)計(jì)算裝置通過(guò)執(zhí)行包括以下項(xiàng)的動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT):
基于對(duì)于各個(gè)GT的測(cè)得的環(huán)境條件命令所述成組GT中的各個(gè)GT至基本負(fù)載水平；命令所述成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT的實(shí)際排放值;以及
基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與所述環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整所述成組GT中的各個(gè)GT的操作條件。
[0014]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述基本負(fù)載水平與對(duì)于所述測(cè)得的環(huán)境條件的燃料流值和排放值相關(guān)聯(lián)。
[0015]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案8所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，響應(yīng)于命令所述成組GT中的各個(gè)GT至所述基本負(fù)載水平，各個(gè)GT并未達(dá)到所述標(biāo)稱燃料流值或所述標(biāo)稱排放值中的至少一者。
技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案8所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在執(zhí)行時(shí)引起所述至少一個(gè)計(jì)算裝置將對(duì)于各個(gè)GT的所述相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與所述標(biāo)稱排放值之間的差異轉(zhuǎn)換成對(duì)于各個(gè)GT的在所述環(huán)境條件下的相應(yīng)的燃料流值與標(biāo)稱燃料流值之間的差異。
[0016]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，調(diào)整各個(gè)GT的所述操作條件的過(guò)程包括將所述成組GT中的各個(gè)GT的操作條件調(diào)整所述相應(yīng)燃料流值與所述標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)，使得各個(gè)GT的所述燃料流接近且然后達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)稱燃料流值。
技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，將所述成組GT中的各個(gè)GT的操作條件調(diào)整所述相應(yīng)燃料流值與所述標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)使各個(gè)GT排列在繪出燃料流對(duì)排放的圖形空間中的線上，其正交于各個(gè)GT的標(biāo)稱燃料流/標(biāo)稱排放特征。
[0017]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案8所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，命令所述成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)燃料流以匹配所述標(biāo)稱燃料流值使對(duì)于各個(gè)GT的實(shí)際排放值更接近所述標(biāo)稱排放值，而不匹配所述標(biāo)稱排放值。
[0018]技術(shù)方案15.—種使用至少一個(gè)計(jì)算裝置執(zhí)行的調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT)的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，所述方法包括:
基于對(duì)于各個(gè)GT的測(cè)得的環(huán)境條件命令所述成組GT中的各個(gè)GT至基本負(fù)載水平；命令所述成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT的實(shí)際排放值;以及
基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與所述環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整成組GT中的各個(gè)GT的操作條件。
技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述基本負(fù)載水平與對(duì)于所述測(cè)得的環(huán)境條件的燃料流值和排放值相關(guān)聯(lián)。
[0019]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的方法，其中，響應(yīng)于命令所述成組GT中的各個(gè)GT至所述基本負(fù)載水平，各個(gè)GT并未達(dá)到所述標(biāo)稱燃料流值或所述標(biāo)稱排放值中的至少一者O
[0020]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案17所述的方法，其中，所述方法還可包括將對(duì)于各個(gè)GT的所述相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與各個(gè)GT的所述標(biāo)稱排放值之間的差異轉(zhuǎn)換成對(duì)于各個(gè)GT的所述環(huán)境條件下的相應(yīng)的燃料流值與標(biāo)稱燃料流值之間的差異。
[0021]技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案18所述的方法，其中，調(diào)整各個(gè)GT的所述操作條件的過(guò)程包括將所述成組GT中的各個(gè)GT的操作條件調(diào)整所述相應(yīng)燃料流值與所述標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)，使得各個(gè)GT的所述燃料流接近且然后達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)稱燃料流值，
其中將所述成組GT中的各個(gè)GT的所述操作條件調(diào)整所述相應(yīng)燃料流值與所述標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)使各個(gè)GT排列在繪出燃料流對(duì)排放的圖形空間中的線上，其正交于各個(gè)GT的標(biāo)稱燃料流/標(biāo)稱排放特征。
[0022]技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，命令所述成組GT中的各個(gè)GT調(diào)整相應(yīng)燃料流以匹配所述標(biāo)稱燃料流值使對(duì)于各個(gè)GT的實(shí)際排放值更接近所述標(biāo)稱排放值，而不匹配所述標(biāo)稱排放值。
【附圖說(shuō)明】
[0023]本發(fā)明的這些及其它特征從連同附圖對(duì)本發(fā)明的各種方面的以下詳細(xì)描述中將更容易理解，附圖繪出了本發(fā)明的各種實(shí)施例，在附圖中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的包括控制系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GT)的簡(jiǎn)圖。
[0024]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的可結(jié)合圖1的控制系統(tǒng)使用以控制GT的操作的控制架構(gòu)的示意圖。
[0025]圖3示出了使用由圖1的控制系統(tǒng)使用的GT的模型對(duì)圖1的統(tǒng)計(jì)上較大數(shù)目的GT發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)的概率模擬的圖解示圖。
[0026]圖4示出了顯示根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的方法的流程圖。
[0027]圖5在二維燃料流對(duì)排放(NOx)的圖表中示出了圖4的流程圖中所示的過(guò)程的圖解示圖。
[0028]圖6在二維燃料流對(duì)排放(NOx)的圖表中示出了圖4的流程圖中所示的過(guò)程的圖解示圖。
[0029]圖7在三維燃料流對(duì)排放(NOx)對(duì)點(diǎn)火溫度(T4)的圖表中示出了圖4的流程圖中所示的過(guò)程的圖解示圖。
[0030]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的包括控制系統(tǒng)的示范性環(huán)境。
[0031]將注意本發(fā)明的附圖不一定按比例。附圖意在僅繪出本發(fā)明的典型方面，且因此不應(yīng)認(rèn)作是限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，相似的標(biāo)號(hào)表示附圖之間的相似元件。
[0032]零件清單 I渦輪級(jí)
2過(guò)程
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GT)
12壓縮機(jī) 14燃燒器
16渦輪;cc設(shè)備負(fù)載監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 18控制器;控制系統(tǒng) 20管道;入口管道 21入口導(dǎo)向?qū)~(IGV)
22排氣管道 24發(fā)電機(jī)
26控制傳感器;冗余控制傳感器;冗余溫度控制傳感器;溫度控制傳感器
27渦輪控制促動(dòng)器;燃料促動(dòng)器
28燃料控制系統(tǒng)
29渦輪控制促動(dòng)器;促動(dòng)器
48輸入操作參數(shù);參數(shù)
50標(biāo)稱點(diǎn)火溫度;設(shè)計(jì)點(diǎn)火溫度
52點(diǎn)火溫度
54校正因數(shù)
56 mbc模塊;控制mbc模塊
58 ares模塊;發(fā)動(dòng)機(jī)模擬(ARES)模塊
60操作參數(shù)
62排出氣體溫度;排氣溫度 64點(diǎn)火溫度 66點(diǎn)火溫度
68輸入排氣溫度校正因數(shù);排氣溫度校正因數(shù)
70比較器
74比較器
122處理構(gòu)件
124儲(chǔ)存構(gòu)件
126 i/o構(gòu)件;輸入/輸出(i/o)構(gòu)件 128通路;通彳目通路 132模塊 136用戶
138cs
200控制架構(gòu)
300線
302線
304線
306線
308數(shù)據(jù)點(diǎn)
428標(biāo)稱操作狀態(tài)
802示范性環(huán)境;系統(tǒng)
814計(jì)算裝置
836用戶。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如上文所述，本文公開(kāi)的主題涉及調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)。更具體而言，本文公開(kāi)的主題涉及用于燃?xì)鉁u輪的調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng)。
[0034]隨機(jī)控制是用于基于測(cè)得的燃料流(例如，為體積流率或質(zhì)量流率，諸如升每秒或千克每秒)和共同稱為NOx排放的單氮氧化物NO和NO2 (一氧化氮和二氧化氮)來(lái)設(shè)置燃?xì)鉁u輪(GT)的操作狀態(tài)的方法。如本文所述，各種實(shí)施例提供了GT的調(diào)節(jié)和控制，其中存在NOx測(cè)量的誤差。存在用以計(jì)算和調(diào)節(jié)控制機(jī)制的常規(guī)途徑，其中存在測(cè)量誤差，但沒(méi)有設(shè)計(jì)成特別考慮到燃料流和NOx測(cè)量結(jié)果來(lái)解決和調(diào)節(jié)GT控制功能的常規(guī)途徑。
[0035]如本文使用的用語(yǔ)P50GT或P50機(jī)器是指平均(或標(biāo)稱)的燃?xì)鉁u輪或機(jī)組中的類似機(jī)器。與該P(yáng)50測(cè)量相關(guān)聯(lián)的參數(shù)認(rèn)為是理想的，且很少(如果有)在實(shí)際的燃?xì)鉁u輪中達(dá)至IJ。本文使用的其它用語(yǔ)可包括:a)點(diǎn)火溫度(T4)，其為第一級(jí)噴嘴下游但在渦輪(例如，GT)中的第一旋轉(zhuǎn)輪葉上游的平均溫度；以及b)T3.9，其為燃?xì)鉁u輪中的點(diǎn)火溫度，且高于點(diǎn)火溫度。如本領(lǐng)域中已知，點(diǎn)火溫度不可測(cè)量，而是從其它測(cè)量結(jié)果和已知參數(shù)推斷。如本文使用的用語(yǔ)"指示的點(diǎn)火溫度"是指由控制設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件指示的點(diǎn)火溫度，例如，監(jiān)測(cè)和/或控制GT構(gòu)件的控制系統(tǒng)。〃指示〃的點(diǎn)火溫度代表來(lái)自與GT控制系統(tǒng)連接的常規(guī)感測(cè)/測(cè)試設(shè)備的點(diǎn)火溫度的最佳估計(jì)。
[0036]此外，如本文所述，用于特定燃?xì)鉁u輪的用語(yǔ)"基本負(fù)載"可表示在額定點(diǎn)火溫度下的燃?xì)鉁u輪的最大輸出。此外，如本文所述和在本領(lǐng)域中已知那樣，對(duì)于給定燃?xì)鉁u輪的基本負(fù)載將基于環(huán)境操作條件的變化而變化。有時(shí)，基本負(fù)載在本領(lǐng)域中稱為〃全速滿載〃。此外，將理解的是，NOx對(duì)燃料成分敏感，且因此，其為燃?xì)鉁u輪中進(jìn)行的任何調(diào)節(jié)過(guò)程(包括本文所述的調(diào)節(jié)過(guò)程)的原因。
[0037]此外，如本文使用的用語(yǔ)"燃料流"是指進(jìn)入GT的燃燒室的燃燒燃料的流動(dòng)特征(例如，速度、體積等)。該燃料流與流過(guò)GT的燃燒氣體的量直接相關(guān)，且可與其它操作參數(shù)(例如，功率輸出)關(guān)聯(lián)。
[0038]本文所述的各種實(shí)施例允許使用GT的燃料流和排放參數(shù)對(duì)GT(例如，兩個(gè)或多個(gè)GT的機(jī)組)的隨機(jī)控制。由于某些系統(tǒng)構(gòu)造，特定參數(shù)可在GT的隨機(jī)控制中更有效。例如，在GT為單軸發(fā)電系統(tǒng)(例如，其中GT在單個(gè)軸上與蒸汽渦輪(ST)聯(lián)接)的一部分的情況中，將GT的輸出(功率輸出)與ST的輸出隔離可能不實(shí)際(或極為困難)。在此情況下，使用功率輸出作為參數(shù)在該GT(和/或單軸GT的機(jī)組)上執(zhí)行隨機(jī)控制可能無(wú)效。在這些情況中，本文所述的途徑可能有用，例如，其中燃料流用作控制參數(shù)。燃料流可對(duì)于多軸構(gòu)造中的GT準(zhǔn)確測(cè)量，而不考慮與該GT聯(lián)接的ST。
[0039]根據(jù)各種實(shí)施例，一種途徑可包括以下過(guò)程:
1)基于測(cè)得的環(huán)境條件命令一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪(例如，機(jī)組中)至設(shè)計(jì)的基本負(fù)載(MW值、NOx值、燃料流值)ο如本文描述的那樣，在理想情形中，GT在理想情況中應(yīng)當(dāng)收斂至P50(標(biāo)稱)操作參數(shù)，包括P50燃料流(標(biāo)稱燃料流)值和P50 NOx(排放)值。然而，如本文指出的那樣，這并不在現(xiàn)實(shí)操作中發(fā)生；
2)命令該一個(gè)或多個(gè)GT調(diào)整其燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流(P50燃料流)值，且測(cè)量實(shí)際NOx值。如本文提到的那樣，該過(guò)程將可能有助于使各個(gè)GT實(shí)際NOx值更接近P50 NOx值，但在此目標(biāo)中并未完全成功。此外，該燃料流調(diào)整并未解決另一個(gè)問(wèn)題，其為關(guān)于其期望水平的升高點(diǎn)火溫度；以及
3)基于其在測(cè)得的實(shí)際NOx值(過(guò)程2)與環(huán)境條件下的預(yù)計(jì)P50NOx值之間的差異(Delta NOx)調(diào)整各個(gè)GT的操作狀態(tài)。對(duì)于各個(gè)GT，可使用常規(guī)途徑將Delta NOx值轉(zhuǎn)化成Delta燃料流值(代表GT的實(shí)際燃料流與P50燃料流水平下的燃料流之間的差異)。在此過(guò)程中，偏離P50燃料流值的各個(gè)GT使其操作條件由De I ta燃料流值(從Del ta NOx值轉(zhuǎn)換)的固定分?jǐn)?shù)調(diào)整，使得其接近且然后達(dá)到該GT的Delta燃料流值。該調(diào)整將使各個(gè)GT移動(dòng)到燃料流/NOx空間中的線，其正交于該GT的P50燃料流/P50 NOx的特征。上述總體過(guò)程在本文中進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0040]在以下描述中，將參照附圖，附圖形成該描述的一部分，且其中通過(guò)圖示示出了可實(shí)施本教導(dǎo)內(nèi)容的特定示例性實(shí)施例。足夠詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例，以允許本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍窘虒?dǎo)內(nèi)容，且將理解，在不脫離本教導(dǎo)內(nèi)容的范圍的情況下，可使用其它實(shí)施例且可作出變化。因此，以下描述僅為示范性的。
[0041]圖1示出了根據(jù)各種實(shí)施例的包括控制系統(tǒng)18的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GT)1的簡(jiǎn)圖。在各種實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10包括壓縮機(jī)12、燃燒器14、傳動(dòng)地聯(lián)接至壓縮機(jī)12的渦輪16，以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或控制器18。壓縮機(jī)12的入口管道20將環(huán)境空氣且在一些情況中將噴射水導(dǎo)送至壓縮機(jī)12。管道20可包括管道、過(guò)濾器、篩或吸音裝置，其促成流過(guò)入口管道20且流入壓縮機(jī)12的入口導(dǎo)向?qū)~(IGV)21中的環(huán)境空氣的壓力損失。來(lái)自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒氣體引導(dǎo)穿過(guò)排氣管道22。排氣管道22可包括吸音材料和排放控制裝置，其引起燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的背壓。由于構(gòu)件添加到入口管道20和排氣管道22和/或由于灰塵或污垢分別堵塞入口導(dǎo)向?qū)~20和排氣管道22，入口壓力損失和背壓的量可隨時(shí)間變化。在各種實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)24，發(fā)電機(jī)24產(chǎn)生電功率。
[0042]描述了各種實(shí)施例，其測(cè)量、分析和/或控制成組的GT，其可包括一個(gè)或多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GT)，例如，在機(jī)組中。將理解的是，這些途徑如兩個(gè)或多個(gè)GT那樣類似地應(yīng)用于單個(gè)GT。還將理解的是，如本文使用的用語(yǔ)〃組〃可意味著I個(gè)或多個(gè)。
[0043]在各種實(shí)施例中，多個(gè)控制傳感器26在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作期間檢測(cè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的各種操作條件、發(fā)電機(jī)24和/或周圍環(huán)境。在許多情況中，多個(gè)冗余控制傳感器26可測(cè)量同樣的操作條件。例如，成組的冗余溫度控制傳感器26可監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度、壓縮機(jī)排放溫度、渦輪排出氣體溫度和/或穿過(guò)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣流(未示出)的其它操作溫度。類似地，其它冗余壓力控制傳感器26的組可監(jiān)測(cè)環(huán)境壓力、壓縮機(jī)12處的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力水平、渦輪16排氣，和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10中的其它參數(shù)?？刂苽鞲衅?6可包括而不限于流量傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、火焰探測(cè)器傳感器、閥位置傳感器、導(dǎo)向?qū)~角度傳感器和/或可用于感測(cè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作期間的各種操作參數(shù)的任何其它裝置。
[0044]如本文使用的用語(yǔ)"參數(shù)"是指可用于限定燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作條件的特征，諸如在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)的限定位置處的溫度、壓力和/或氣流。一些參數(shù)被測(cè)量(S卩，感測(cè))且直接已知，而其它參數(shù)通過(guò)模型計(jì)算，且因此為估計(jì)的且間接知道。一些參數(shù)可初始地由用戶輸入到控制器18。測(cè)得的、估計(jì)的或用戶輸入的參數(shù)代表燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的給定操作狀態(tài)。
[0045]燃料控制系統(tǒng)28調(diào)節(jié)從燃料供應(yīng)(未示出)到燃燒器14的燃料流的量、主燃料噴嘴與副燃料噴嘴(未示出)之間的分流的量，以及與流入燃燒器14中的次級(jí)空氣混合的量。燃料控制系統(tǒng)28還可選擇燃燒器14中使用的燃料的類型。燃料控制系統(tǒng)28可為單獨(dú)的單元，或可為控制器18的構(gòu)件。
[0046]控制器(控制系統(tǒng)18)可為包括至少一個(gè)處理器(未示出)和至少一個(gè)存儲(chǔ)器裝置(未示出)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其執(zhí)行操作來(lái)至少部分地基于控制傳感器26輸入和來(lái)自人工操作員的指令控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作。例如，控制器可包括燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的模型。由控制器18執(zhí)行的操作可包括感測(cè)或模擬操作參數(shù)、模擬操作邊界、應(yīng)用操作邊界模型，或應(yīng)用調(diào)度算法，該算法控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作，諸如通過(guò)調(diào)節(jié)至燃燒器14的燃料流?？刂破?8將燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作參數(shù)與操作邊界模型或由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10使用的調(diào)度算法相比較，以生成控制輸出，諸如而不限于點(diǎn)火溫度。由控制器18生成的命令可引起燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10上的燃料促動(dòng)器27有選擇地調(diào)節(jié)燃料流、燃料分流和/或在燃料供應(yīng)與燃燒器14之間導(dǎo)送的燃料的類型?？缮善渌钜砸鸫賱?dòng)器29調(diào)整IGV 21的相對(duì)位置、調(diào)整入口放出熱，或觸動(dòng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10上的其它控制設(shè)置。
[0047]操作參數(shù)大體上指出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作條件，諸如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的限定位置處和給定操作狀態(tài)下的溫度、壓力和氣流。一些操作參數(shù)被監(jiān)測(cè)(即，感測(cè))且直接已知，而其它操作參數(shù)由模型估計(jì)且間接已知。估計(jì)或模擬的操作參數(shù)也可稱為估計(jì)的操作參數(shù)，且例如可包括而不限于點(diǎn)火溫度和/或排氣溫度。操作邊界模型可由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)或多個(gè)物理邊界限定，且因此可代表各個(gè)邊界處的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的最佳條件。此外，操作邊界模型可獨(dú)立于任何其它邊界或操作條件。調(diào)度算法可用來(lái)確定渦輪控制促動(dòng)器27、29的設(shè)置，以引起燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10在預(yù)定限制內(nèi)操作。通常，調(diào)度算法防止最壞情況的情形，且具有基于某些操作狀態(tài)的嵌入假設(shè)。邊界控制為控制器(諸如控制器18)通過(guò)其能夠調(diào)整渦輪控制促動(dòng)器27、29以引起燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10在優(yōu)選狀態(tài)下操作的過(guò)程。
[0048]圖2示出了示例性控制架構(gòu)200的示意圖，控制架構(gòu)200可結(jié)合控制器18(圖1中所示)使用來(lái)控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10(圖1中所示)的操作。更具體而言，在各種實(shí)施例中，控制架構(gòu)200在控制器18中實(shí)施，且包括基于模型的控制(MBC)模塊56 JBC模塊56為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的穩(wěn)健的高保真度基于物理的模型。MBC模塊56接收測(cè)得的條件作為輸入操作參數(shù)48。此參數(shù)48可包括而不限于環(huán)境壓力和溫度、燃料流和溫度、入口放出熱，和/或發(fā)電機(jī)功率損失。MBC模塊56將輸入操作參數(shù)48應(yīng)用于燃?xì)鉁u輪模型，以確定標(biāo)稱點(diǎn)火溫度50(或標(biāo)稱操作狀態(tài)428) JBC模塊56可在允許如本文所述的控制架構(gòu)200和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作的任何平臺(tái)中實(shí)施。
[0049]此外，在各種實(shí)施例中，控制架構(gòu)200包括自適應(yīng)實(shí)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)模擬(ARES)模塊58，其估計(jì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的某些操作參數(shù)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，ARES模塊58估計(jì)不直接感測(cè)的操作參數(shù)，諸如用于控制算法中的由控制傳感器26生成的那些。ARES模塊58還估計(jì)測(cè)量的操作參數(shù)使得可比較估計(jì)和測(cè)得的條件。比較用于自動(dòng)地調(diào)節(jié)ARES模塊58，而不中斷燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作。
[0050]ARES模塊58接收輸入操作參數(shù)48，諸如但不限于，環(huán)境壓力和溫度、比較器入口導(dǎo)向?qū)~位置、燃料流、入口放出熱流、發(fā)電機(jī)功率損失、入口和排氣管道壓力損失，和/或壓縮機(jī)入口溫度。ARES模塊58然后生成估計(jì)的操作參數(shù)60，諸如但不限于排出氣體溫度62、壓縮機(jī)排放壓力和/或壓縮機(jī)排放溫度。在各種實(shí)施例中，ARES模塊58使用與輸入操作參數(shù)48結(jié)合的估計(jì)的操作參數(shù)60作為到燃?xì)鉁u輪模型的輸入以生成輸出，例如，諸如計(jì)算的點(diǎn)火溫度64。
[0051]在各種實(shí)施例中，控制器18接收計(jì)算的點(diǎn)火溫度52作為輸入?？刂破?8使用比較器70來(lái)將計(jì)算的點(diǎn)火溫度52與標(biāo)稱點(diǎn)火溫度50相比較，以生成校正因數(shù)54。校正因數(shù)54用于調(diào)整MBC模塊56中的標(biāo)稱點(diǎn)火溫度50以生成校正的點(diǎn)火溫度66。控制器18使用比較器74來(lái)比較來(lái)自ARES模塊58的控制輸出和來(lái)自MBC模塊56的控制輸出以生成不同的值。該不同值然后輸入卡爾曼濾波器增益矩陣(未示出)中，以生成標(biāo)準(zhǔn)化的校正因數(shù)，其被供應(yīng)至控制器18以用于繼續(xù)調(diào)節(jié)ARES模塊58的控制模型，因此便于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的增強(qiáng)控制。在備選實(shí)施例中，控制器18接收排氣溫度校正因數(shù)68作為輸入。排氣溫度校正因數(shù)68可用于調(diào)整ARES模塊58中的排氣溫度62。
[0052]圖3為示出使用由控制器18使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的模型對(duì)圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的統(tǒng)計(jì)上較大數(shù)目的操作狀態(tài)的概率模擬的圖表。圖表代表功率輸出對(duì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的點(diǎn)火溫度。線300為多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)308的線性回歸模型。線302代表對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)點(diǎn)308的99%預(yù)測(cè)區(qū)間。此外，線304代表對(duì)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的標(biāo)稱或設(shè)計(jì)點(diǎn)火溫度50，且線306代表對(duì)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的標(biāo)稱或設(shè)計(jì)功率輸出。在各種實(shí)施例中，圖3中所示的概率模擬示出了 80個(gè)單元的點(diǎn)火溫度的近似變化。該變化可歸因于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的構(gòu)件公差，以及控制器18和控制傳感器26的測(cè)量不確定性。
[0053]本文描述了用于調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的途徑，其便于減小實(shí)際燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10操作狀態(tài)(例如，點(diǎn)火溫度和/或排氣溫度)中的變化，其便于減小燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的功率輸出、排放和壽命的變化。本文所述的隨機(jī)控制途徑可實(shí)施為在安裝期間和各種階段調(diào)節(jié)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的離散過(guò)程，或可在控制器18內(nèi)實(shí)施以在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作期間以預(yù)定間隔定期地和/或連續(xù)地運(yùn)行。如之前論述的那樣，這些途徑并未直接地測(cè)量燃?xì)鉁u輪點(diǎn)火溫度，因?yàn)辄c(diǎn)火溫度為估計(jì)的參數(shù)。然而，這些隨機(jī)控制途徑可直接地產(chǎn)生測(cè)得的參數(shù)，其為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的點(diǎn)火溫度的強(qiáng)指示物，且允許越過(guò)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10中的點(diǎn)火溫度的改善控制。
[0054]圖4示出了顯示根據(jù)各種實(shí)施例執(zhí)行的方法的流程圖。如本文所述，該方法可使用至少一個(gè)計(jì)算裝置執(zhí)行(進(jìn)行)，實(shí)施為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(例如，非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品)，或另外包括以下過(guò)程:
過(guò)程Pl:基于各個(gè)GT 10的測(cè)得的環(huán)境條件命令成組GT中的各個(gè)GT 10至基本負(fù)載水平(例如，目標(biāo)指出的點(diǎn)火溫度)。如本文所述，基本負(fù)載(具有目標(biāo)指出的點(diǎn)火溫度)與對(duì)于測(cè)得的環(huán)境條件的燃料流值和排放值相關(guān)聯(lián)。如本文進(jìn)一步所述，響應(yīng)于命令成組GT中的各個(gè)GT 10至基本負(fù)載水平，各個(gè)GT 10并未達(dá)到標(biāo)稱燃料流值(P50燃料流)或標(biāo)稱排放值(P50 NOx)中的至少一者。根據(jù)各種實(shí)施例，命令成組GT中的各個(gè)GT 10調(diào)整相應(yīng)燃料流來(lái)匹配標(biāo)稱燃料流值的過(guò)程使各個(gè)GT 10的實(shí)際排放值更接近標(biāo)稱排放值，而不匹配標(biāo)稱排放值；
過(guò)程P2:命令成組GT中的各個(gè)GT 10調(diào)整相應(yīng)的燃料流來(lái)匹配標(biāo)稱燃料流值，以及隨后測(cè)量各個(gè)GT 10的實(shí)際排放值。在各種實(shí)施例中，過(guò)程P2還可包括將相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與各個(gè)GT 10的標(biāo)稱排放值之間的差異轉(zhuǎn)換成各個(gè)GT 10的環(huán)境條件值下的相應(yīng)的燃料流值與標(biāo)稱燃料流值之間的差異；以及
過(guò)程P3:基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整成組GT中的各個(gè)GT 10的操作條件。根據(jù)各種實(shí)施例，調(diào)整各個(gè)GT 10的操作條件的過(guò)程包括將成組GT中的各個(gè)GT 10的操作條件調(diào)整相應(yīng)燃料流值與標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)，使得各個(gè)GT 10的燃料流接近且然后達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)稱燃料流值。根據(jù)各種實(shí)施例，將成組GT中的各個(gè)GT 10的操作條件調(diào)整相應(yīng)燃料流值與標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)將各個(gè)GT 10排列在繪出燃料流對(duì)排放的圖形空間中的線上，其正交于各個(gè)GT 10的標(biāo)稱燃料流/標(biāo)稱排放特征。
[0055]圖5-圖7相對(duì)于代表成組(多個(gè))GT(類似于GT10)的示例性數(shù)據(jù)組經(jīng)由燃料流對(duì)排放(NOx)的圖表示出了圖4中所述的過(guò)程的圖解示圖。圖5-圖6中所示的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)代表指定點(diǎn)火溫度下的燃料流對(duì)排放(NOx)，其中〃指示的〃點(diǎn)火溫度為由GT 10的控制器顯示或另外輸出的點(diǎn)火溫度。即，"指示的"點(diǎn)火溫度不一定是實(shí)際點(diǎn)火溫度(如本文所述，其不可準(zhǔn)確地測(cè)量)，而是改為如由GT 10的控制器(和相關(guān)設(shè)備)估計(jì)的點(diǎn)火溫度。
[0056]如該示例中所示，例如，在圖5中，線GL的中心點(diǎn)為成組GT的平均點(diǎn)火溫度(T4)的函數(shù)。平均燃燒溫度(T3.9)為平均點(diǎn)火溫度的函數(shù)，且大于平均點(diǎn)火溫度。這里注意，隨著平均點(diǎn)火溫度升高，平均燃燒溫度也將如此，意味著線GL將轉(zhuǎn)移至較大的燃料流/NOx值，同時(shí)保持正交于線RL，其限定了基本負(fù)載下的組中的平均GT的燃料流/NOx特征。標(biāo)為BL的兩條線界定線GL，且將成組GT之間的統(tǒng)計(jì)變化從平均線RL限定于兩個(gè)sigma( Σ )。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)測(cè)試，線BL代表實(shí)際點(diǎn)火溫度(T4)從線RL的+ /-10度的跨度，這沿正交于線RL的給定線測(cè)得。圖6示出了圖5的圖解示圖，其中沿正交于RL(燃料流/NOx特征)和線BL的線添加了對(duì)于GT機(jī)組的不同示例性燃料流/NOx值處的平均T4(點(diǎn)火溫度)的指示物。在該示例中，平均Τ4(Β)和平均Τ4(Ρ)分別示出了Τ4=2410華氏度和Τ4=2430華氏度下的示例性機(jī)組。圖6也示出了線PL，其為沿正交于燃料流/NOx特征線的點(diǎn)火溫度(Τ4)〃掃掠〃或變化的單個(gè)GT的示例。PL示出了燃料流/NOx如何通過(guò)改變點(diǎn)火溫度(Τ4)變化。
[0057]圖7示出了過(guò)程Ρ3(圖4)的三維圖解示圖，S卩，基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整成組GT中的各個(gè)GT的操作條件。即，如圖7中所示，由越過(guò)點(diǎn)火溫度(Τ4)空間的GL(圖5-圖6)的平面限定的GL平面示出了成組GT在點(diǎn)火溫度(T4)空間中操作的模型。即，盡管實(shí)際點(diǎn)火溫度(T4)不可對(duì)于成組GT中的各個(gè)GT直接地測(cè)量，但GL平面代表成組GT內(nèi)的GT的點(diǎn)火溫度的更準(zhǔn)確的模型。根據(jù)各種實(shí)施例，過(guò)程Ρ3包括基于其相應(yīng)測(cè)得的實(shí)際排放值(NOx值)與相應(yīng)GT的標(biāo)稱(平均)排放值(NOx值)之間的差異來(lái)調(diào)整各個(gè)GT的操作條件。即，根據(jù)各種實(shí)施例，各個(gè)GT的操作條件調(diào)整成使得其燃料流/NOx值與二維空間(圖5-圖6)中的GL和三維空間(圖7)中的GL平面相交。標(biāo)稱(Ρ50)燃料流/NOx線和GL平面的相交代表期望的平均實(shí)際點(diǎn)火溫度(Ρ4)的最準(zhǔn)確的模型，且通過(guò)將各個(gè)GT10調(diào)節(jié)至接近該GL平面，點(diǎn)火溫度變化越過(guò)機(jī)組減小，從而延長(zhǎng)了機(jī)組的壽命。
[0058]GL(和GL平面)為燃?xì)鉁u輪如何設(shè)計(jì)和構(gòu)建的特征，且在燃料流/NOx空間中，其中心在機(jī)組中的特定類型的GT 10的Ρ50燃料流和Ρ50Ν0χ的交點(diǎn)處。二維空間(例如，BL之間的空間，圖5-圖6)中的GL的長(zhǎng)度對(duì)于給定類型的GT由GT到GT的硬件變化限定(例如，相同規(guī)格的兩個(gè)機(jī)器的制造中的物理變化)。通過(guò)改變GT 10的操作條件以便使該GT 10的燃料流/NOx值與GL (和GL平面)對(duì)準(zhǔn)，實(shí)際點(diǎn)火溫度(Τ4)的變化最大限度減小。
[0059]圖8示出了展示經(jīng)由至少一個(gè)計(jì)算裝置814與GT10聯(lián)接的控制器(控制系統(tǒng)18)的示范性環(huán)境802。如本文所述，控制系統(tǒng)18可包括用于控制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(GT)的任何常規(guī)的控制系統(tǒng)構(gòu)件。例如，控制系統(tǒng)18可包括用于促動(dòng)GT 1中的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的電氣和/或機(jī)電構(gòu)件?？刂葡到y(tǒng)18可包括常規(guī)的計(jì)算機(jī)化的子構(gòu)件，諸如處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出、總線等?？刂葡到y(tǒng)18可構(gòu)造成(例如，編程為)基于來(lái)自外源(例如，至少一個(gè)計(jì)算裝置814)的操作條件執(zhí)行功能，且/或可包括基于GT 10的參數(shù)的預(yù)先編程(編碼)的指令。
[0060]系統(tǒng)802還可包括與控制系統(tǒng)18和GT10連接(例如，硬接線和/或無(wú)線)的至少一個(gè)計(jì)算裝置814。在各種實(shí)施例中，如本文所述，計(jì)算裝置814例如經(jīng)由多個(gè)常規(guī)傳感器(諸如流量計(jì)、溫度傳感器等)與GT 10可操作地連接。計(jì)算裝置814可例如經(jīng)由常規(guī)硬接線和/或無(wú)線手段與控制系統(tǒng)18通信地連接。控制系統(tǒng)18配置成根據(jù)各種實(shí)施例在操作期間監(jiān)測(cè)GT 10
[0061]此外，計(jì)算裝置814示為與用戶836通信。例如，用戶836可為程序員或操作者。這些構(gòu)件與計(jì)算裝置814之間的交互在本說(shuō)明書(shū)的其他地方論述。
[0062]如本文提到的那樣，本文所述的過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)可例如通過(guò)如本文所述的至少一個(gè)計(jì)算裝置(諸如計(jì)算裝置814)執(zhí)行。在其它情況下，這些過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)可根據(jù)計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法來(lái)執(zhí)行。在還有其它實(shí)施例中，這些過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)可通過(guò)在至少一個(gè)計(jì)算裝置(例如，計(jì)算裝置814)上執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序代碼(例如，控制系統(tǒng)18)來(lái)執(zhí)行，弓丨起該至少一個(gè)計(jì)算裝置執(zhí)行過(guò)程，例如，根據(jù)本文所述的途徑調(diào)節(jié)至少一個(gè)GT 10。
[0063]更詳細(xì)而言，計(jì)算裝置814示為包括處理構(gòu)件122(例如，一個(gè)或多個(gè)處理器)、儲(chǔ)存構(gòu)件124 (例如，儲(chǔ)存層次)、輸入/輸出(I/O)構(gòu)件126 (例如，一個(gè)或多個(gè)I/0接口和/或裝置)，以及通信通路128。在一個(gè)實(shí)施例中，處理構(gòu)件122執(zhí)行程序代碼，諸如控制系統(tǒng)18，其至少部分地體現(xiàn)在儲(chǔ)存構(gòu)件124中。在執(zhí)行程序代碼時(shí)，處理構(gòu)件122可處理數(shù)據(jù)，其可導(dǎo)致I/O構(gòu)件126從儲(chǔ)存構(gòu)件124讀取數(shù)據(jù)和/或I/O構(gòu)件126對(duì)儲(chǔ)存構(gòu)件124寫(xiě)數(shù)據(jù)以用于進(jìn)一步處理。通路128提供了計(jì)算裝置814中的各個(gè)構(gòu)件之間的通信鏈路。I/O構(gòu)件126可包括一個(gè)或多個(gè)人工I/O裝置或儲(chǔ)存裝置，其允許用戶836與計(jì)算裝置814和/或一個(gè)或多個(gè)通信裝置交互，以允許用戶136和/SCS 138使用任何類型的通信鏈路與計(jì)算裝置814通信。為此，CC設(shè)備負(fù)載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)16可管理允許人和/或系統(tǒng)與控制系統(tǒng)18交互的一組接口(例如，圖形用戶接口、應(yīng)用程序接口和/或類似的)。
[0064]在任何情況下，計(jì)算裝置814可包括能夠執(zhí)行安裝在其上的程序代碼的一個(gè)或多個(gè)通用計(jì)算制品(例如，計(jì)算裝置)。如本文使用的那樣，將理解的是，〃程序代碼〃意味著按照任何語(yǔ)言、代碼或符號(hào)的指令的任何集合，其引起具有信息處理能力的計(jì)算裝置直接地或在以下任何組合之后執(zhí)行特定功能:(a)轉(zhuǎn)換成另一語(yǔ)言、代碼或符號(hào)；(b)以不同材料形式再現(xiàn);和/或(C)解壓。為此，CC設(shè)備負(fù)載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)16可體現(xiàn)為系統(tǒng)軟件和/或應(yīng)用軟件的任何組合。在任何情況下，計(jì)算裝置814的技術(shù)效果在于根據(jù)本文的各種實(shí)施例調(diào)節(jié)至少一個(gè)GT 10
[0065]此外，控制系統(tǒng)可使用成組的模塊132來(lái)實(shí)施。在此情況下，模塊132可允許計(jì)算裝置814執(zhí)行由控制系統(tǒng)18使用的一組任務(wù)，且可與控制系統(tǒng)18的其它部分分開(kāi)單獨(dú)地開(kāi)發(fā)和/或?qū)嵤？刂葡到y(tǒng)18可包括模塊132，其包括特定用途的機(jī)器/硬件和/或軟件。無(wú)論如何，將理解的是，兩個(gè)或多個(gè)模塊和/或系統(tǒng)可共用其相應(yīng)的硬件和/或軟件的一些/或全部。此外，將理解的是，本文所論述的一些功能可不實(shí)施，或額外的功能可包括為計(jì)算裝置814的一部分。
[0066]當(dāng)計(jì)算裝置814包括多個(gè)計(jì)算裝置時(shí)，各個(gè)計(jì)算裝置均可僅具有體現(xiàn)在其上的控制系統(tǒng)18的一部分(例如，一個(gè)或多個(gè)模塊132)。然而，將理解的是，計(jì)算裝置814和控制系統(tǒng)18僅代表可執(zhí)行本文所述的過(guò)程的各種可能的等同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為此，在其它實(shí)施例中，由計(jì)算裝置814和控制系統(tǒng)18提供的功能可至少部分由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算裝置實(shí)施，計(jì)算裝置包括具有或沒(méi)有程序代碼的通用和/或?qū)Ｓ糜布慕M合。在各個(gè)實(shí)施例中，硬件和程序代碼(如果包括)可分別使用標(biāo)準(zhǔn)工程和編程技術(shù)來(lái)創(chuàng)建。
[0067]無(wú)論如何，當(dāng)計(jì)算裝置814包括多個(gè)計(jì)算裝置時(shí)，計(jì)算裝置可在任何類型的通信鏈路上通信。此外，當(dāng)執(zhí)行本文所述的過(guò)程時(shí)，計(jì)算裝置814可使用任何類型的通信鏈路與一個(gè)或多個(gè)其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信。在任一情況中，通信鏈路可包括各種類型的有線和/或無(wú)線鏈路的組合;包括一種或多種類型的網(wǎng)絡(luò)的任何組合;和/或使用各種類型的傳輸技術(shù)和協(xié)議的任何組合。
[0068]如本文所述，控制系統(tǒng)18允許計(jì)算裝置814控制和/或調(diào)節(jié)至少一個(gè)GT 10?？刂葡到y(tǒng)18可包括用于執(zhí)行本文所述的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作的邏輯。在一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)18可包括執(zhí)行上述功能的邏輯。在結(jié)構(gòu)上，邏輯可采用多種形式中的任何形式，諸如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路(ASIC)或能夠執(zhí)行本文所述的功能的任何其它專用機(jī)器結(jié)構(gòu)。邏輯可采用多種形式中的任何形式，諸如軟件和/或硬件。然而，為了示范性目的，控制系統(tǒng)18和包括在其中的邏輯將在本文中描述為專用機(jī)器。如將從描述中清楚那樣，盡管邏輯示為包括上述功能中的各個(gè)功能，但根據(jù)如所附權(quán)利要求中敘述的本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容，并非所有功能都是必需的。
[0069]在各種實(shí)施例中，控制系統(tǒng)18可配置成監(jiān)測(cè)如本文所述的一個(gè)或多個(gè)GT10的操作參數(shù)。此外，控制系統(tǒng)18配置成命令一個(gè)或多個(gè)GT 10改變那些操作參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)如本文所述的控制和/或調(diào)節(jié)功能。
[0070]將理解的是，在本文所示和所述的流程圖中，可執(zhí)行其它過(guò)程，而并未示出，且過(guò)程的順序可根據(jù)各種實(shí)施例重新布置。此外，可在一個(gè)或多個(gè)描述的過(guò)程之間執(zhí)行中間過(guò)程。本文所示和所述的過(guò)程流不應(yīng)看作限制各種實(shí)施例。[0071 ]在任何情況下，本發(fā)明的各種實(shí)施例(包括例如控制系統(tǒng))的技術(shù)效果將控制和/或調(diào)節(jié)如本文所述的一個(gè)或多個(gè)GT 10。
[0072]在各種實(shí)施例中，描述為〃聯(lián)接〃到彼此的構(gòu)件可沿一個(gè)或多個(gè)接口連接。在一些實(shí)施例中，這些接口可包括不同構(gòu)件之間的接合處，且在其它實(shí)施例中，這些接口可包括牢固且/或整合形成的互連。即，在一些情況中，〃聯(lián)接〃到彼此的構(gòu)件可同時(shí)形成為限定單個(gè)連續(xù)部件。然而，在其它實(shí)施例中，這些聯(lián)接的構(gòu)件可形成為單獨(dú)的部件，且隨后可通過(guò)已知的過(guò)程(例如，緊固、超聲波焊接、粘結(jié))連接。
[0073]當(dāng)元件或?qū)臃Q為在另一元件或?qū)印ㄉ稀?、與其〃接合〃、〃連接〃或〃聯(lián)接〃時(shí)，其可為直接在另一元件或?qū)由希c其直接接合、連接或聯(lián)接，或可存在介入的元件或?qū)?。相比之下，?dāng)元件稱為〃直接在另一個(gè)元件或?qū)由稀?、〃直接地與其接合〃、〃直接地連接到其上〃或〃直接地聯(lián)接到其上"時(shí)，可能沒(méi)有介入的元件或?qū)哟嬖?。用?lái)描述元件之間的關(guān)系的其它詞語(yǔ)應(yīng)當(dāng)以類似的方式闡釋(例如，〃之間〃對(duì)〃直接在之間〃、〃相鄰〃對(duì)〃直接相鄰〃等)。如本文使用的用語(yǔ)〃和/或〃包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0074]本文所述的用語(yǔ)用于僅描述特定實(shí)施例的目地，且不意在限制本公開(kāi)內(nèi)容。如本文使用的單數(shù)形式〃一個(gè)〃、〃一種〃和〃該〃意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外指出。還將理解的是，用語(yǔ)〃包括"和/或"包含"在用于此說(shuō)明書(shū)中時(shí)表示指出的特征、整體、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件的存在，但并未排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或其組。
[0075]該書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種系統(tǒng)，包括: 至少一個(gè)計(jì)算裝置(814)，其配置成通過(guò)執(zhí)行包括以下項(xiàng)的動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT)(1): 基于對(duì)于各個(gè)GT(1)的測(cè)得的環(huán)境條件命令所述成組GT(1)中的各個(gè)GT(1)至基本負(fù)載水平； 命令所述成組GT中的各個(gè)GT(1)調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT (1)的實(shí)際排放值;以及 基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與所述環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整所述成組GT( 10)中的各個(gè)GT( 10)的操作條件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基本負(fù)載水平與對(duì)于所測(cè)得的環(huán)境條件的燃料流值和排放值相關(guān)聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，響應(yīng)于命令所述成組GT(10)中的各個(gè)GT(10)至所述基本負(fù)載水平，各個(gè)GT(1)并未達(dá)到所述標(biāo)稱燃料流值或所述標(biāo)稱排放值中的至少一者。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)計(jì)算裝置(814)進(jìn)一步配置成將對(duì)于各個(gè)GT(1)的所述相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與所述標(biāo)稱排放值之間的差異轉(zhuǎn)換成對(duì)于各個(gè)GT(1)的所述環(huán)境條件下的相應(yīng)的燃料流值與標(biāo)稱燃料流值之間的差異。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)整各個(gè)GT(10)的操作條件包括將所述成組GT(1)中的各個(gè)GT(1)的操作條件調(diào)整所述相應(yīng)燃料流值與所述標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)，使得各個(gè)GT(1)的所述燃料流接近且然后達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)稱燃料流值。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，將所述成組GT(10)中的各個(gè)GT (10)的操作條件調(diào)整相應(yīng)功率燃料流值與標(biāo)稱燃料流值之間的差異的固定分?jǐn)?shù)使各個(gè)GT(1)排列在繪出燃料流對(duì)排放的圖形空間中的線上，其正交于對(duì)于所述各個(gè)GT(1)的標(biāo)稱燃料流/標(biāo)稱排放特征。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，命令所述成組GT(1)中的各個(gè)GT(1)調(diào)整相應(yīng)燃料流以匹配所述標(biāo)稱燃料流值使各個(gè)GT(1)的實(shí)際排放值更接近所述標(biāo)稱排放值而不匹配所述標(biāo)稱排放值。8.—種使用至少一個(gè)計(jì)算裝置(814)執(zhí)行的調(diào)節(jié)成組燃?xì)鉁u輪(GT)(1)的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法，所述方法包括: 基于對(duì)于各個(gè)GT(1)的測(cè)得的環(huán)境條件命令所述成組GT(1)中的各個(gè)GT(1)至基本負(fù)載水平； 命令所述成組GT中的各個(gè)GT(1)調(diào)整相應(yīng)的燃料流以匹配標(biāo)稱燃料流值，且隨后測(cè)量對(duì)于各個(gè)GT (1)的實(shí)際排放值;以及 基于相應(yīng)的測(cè)得的實(shí)際排放值與所述環(huán)境條件下的標(biāo)稱排放值之間的差異調(diào)整所述成組GT( 10)中的各個(gè)GT( 10)的操作條件。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述基本負(fù)載水平與對(duì)于所測(cè)得的環(huán)境條件的燃料流值和排放值相關(guān)聯(lián)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，響應(yīng)于命令所述成組GT(1)中的各個(gè)GT(10)至所述基本負(fù)載水平，各個(gè)GT(1)并未達(dá)到所述標(biāo)稱燃料流值或所述標(biāo)稱排放值中的 至少一者。
【文檔編號(hào)】F02C9/28GK106050435SQ201610232577
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日 公開(kāi)號(hào)201610232577.4, CN 106050435 A, CN 106050435A, CN 201610232577, CN-A-106050435, CN106050435 A, CN106050435A, CN201610232577, CN201610232577.4
【發(fā)明人】R.A.摩根, L.B.小戴維斯, S.A.戴, H.L.小喬丹
【申請(qǐng)人】通用電氣公司